水和气饱和的多孔材料的动态性能

具有足够强度骨架的多孔材料,由于在实际问题中例如土壤力学中常常遇到,所以对它们的研究具有很大的兴趣。研究这些介质的性能,可能对相应的连续材料的性能做出某些结论:求得负压区中连续材料的冷压缩曲线,(见文献[1],该文提出了很好描述强度为几兆巴量级的强激波压缩下多孔材料性能的模型)。但是在这个模型范围内没有描述强度为千巴量级的激波压缩多孔材料的结果。此外,希望得到用于描写其他过程,例如卸载波过程的多孔介质的状态方程。文献[2]提出了P-α模型,在这个模型中,状态方程被写成两个方程的方程组形式,其中一个方程具有一般状态方程的形式,但是包含孔隙率α这个参量;第二个方程则给出压力和孔隙率之间的关系。此关系在文献[2]中是根据经验选取的。考虑到流体流出孔隙过程的动力学,[3,4]导出了理论上孔隙率与压力依赖关系的计算。在这些文献中,在研究多孔材料时忽略了孔隙内部存在着气体或液体,可是在考虑卸载时,孔隙内部压力却可能起很重要的作用,并且在激波通过以后会引起孔隙的有效的膨胀。本文考虑了孔隙内部压力对孔隙率变化过程的影响。      

高温高压气体状态方程研究及钱学森方程改进

钱学森根据分子动理论的普遍原则,结合Lennard-JonesDevanshire(LJD)液体理论的结果,给出了一个适用于高温高压气体的普适状态方程. 该方程有物理基础,且具有计算精度高、形式简单及显含温度的优点. 本文用分子动力学方法检验了LJD理论的适用性,并给出精确的高温高压气体状态方程分子动力学数值解, 在此基础上修订了钱学森状态方程. 改进后的钱学森状态方程在高密度范围内与MD结果平均绝对偏差率小于10%.      

考虑参数分布特征的隧道围岩稳定失效概率计算

基于围岩变形破坏原理,建立了围岩稳定极限状态方程的普遍形式,研究了响应面方法求解该方程的过程,得出经典响应面方法仅仅适用于围岩物理力学参数随机分布曲线偏度系数为零的情况。针对围岩物理力学参数统计分布曲线的复杂性,利用统计矩参数对随机变量分布曲线形态特征的控制作用,提出了抽样样本修正方法和具体计算公式,归纳了修正后响应面算法的运行程序。以某公路隧道为例,分别采用经典算法和修正后算法计算了围岩稳定可靠度,然后与蒙特卡洛模拟结果进行了对照,经典方法计算结果与准精确解的绝对误差为1.017%,修正方法的计算结果与准精确解的绝对误差为0.388%。     

金属弹性常数,状态方程和理论强度的物理力学计算

对利用Morse势计算立方金属弹性常数,状态方程和拉伸与压缩理论强度的方法进行了讨论。其中Morse势参数由内聚能和体积弹性模量的实验值确定。给出对多种金属的计算结果。     

材料动态强度直接测量的磁压剪实验技术及应用

提出一种用于直接测量动载荷下材料强度的新方法,即磁驱动压剪联合加载实验技术。从理论和数值计算上分析了压/剪联合作用下材料的应力偏量与屈服强度关系,计算斜波加载下压/剪联合作用时应力偏量与屈服强度的时空演化特性,给出材料强度数值的计算方法。并基于自行研制的强脉冲电流装置和10 T准静态磁场发生器,利用多点双光源外差位移干涉仪(dual laser heterodyne velocimetry, DLHV),开展磁压剪实验对2种铝样品的动态强度进行测量,得到不同加载压力下铝样品的强度。结果表明:磁驱动压/剪联合加载技术为材料的高压强度直接测量提供了一种新途径,是可靠的实验技术。     

含电子相影响的多功能含能结构材料冲击压缩理论计算

为了更好地描述疏松态金属材料的冲击压缩特性,基于托马斯-费米原子统计模型,研究金属晶体中电子热行为对系统内粒子数、内能、压强等参数的影响,修改了描述疏松金属材料的Wu-Jing模型中的参数R的计算方法。结合混合物的冷能叠加原理,得到考虑电子相影响的疏松态混合物物态方程。并对不同配比的密实态W/Cu合金、不同疏松度的Al/Ni合金的典型多功能含能结构材料进行计算,获得其冲击压力-比容关系及冲击波速度-粒子速度关系,计算结果与实验结果吻合较好。结果表明,本文中模型对未反应条件下的金属材料冲击压缩特性预测较好;疏松材料的冲击压力-粒子速度关系并不呈现出密实材料的近似线性关系,其冲击压缩过程分为压实前和压实后2个明显的阶段;多功能含能结构材料的冲击压缩特性受材料孔隙率、材料配比等影响明显。     

利用材料拉压异必无损检测残余应力的新方法

用实验手段研究了若干种材料在弹性范围内的拉压异性,发现某些材料的拉伸弹性模量与压缩弹必模量相差高达60%,从分析拉压异性产生的机理,描述了拉压导师性材料的应力应变关系,在此基础上提出了一种基于材料拉压异性的残余应力无损检测新方法,并进行了弯曲和扭转残余应力的典型实验,结果证明在某些条件下它是十分有效的,具有简便、精度高的特点。     

拉压性能不同材料全量型本构关系及厚壁筒的应力分析

将经典全量理论作了推广，考虑了应力状态及塑性体积变形对拉压性能不同材料的塑性行为的影响。应用该本构模型分别计算了厚壁筒在内压和外压作用下的应力分布。给出了径向应力、环向应力和轴向应力沿壁厚的分布图。将本文的计算解与拉压性能相同(不考虑体积变形、强化曲线唯一)的幂函数强化材料的厚壁筒的理论解进行了比较。结果表明，材料的拉压性能不同对厚壁筒的环向应力和轴向应力影响较大。因此，对于拉压性能不同材料，考虑到其对应力状态及塑性体积变形敏感时，是不能将其简化成拉压性能相同、体积不可压缩、强化曲线唯一的理想材料。     

用VLW 状态方程计算水的冲击Hugoniot曲线

采用L-J(Lennard-Jones12-6)势函数,结合VLW 状态方程,计算了水的冲击压缩Hugoniot曲线。 将理论计算结果与实验结果进行了比较,当势函数参数/K=120、b0=30.42时,计算值与实验符合较好。与 采用BKW 状态方程计算结果相比,VLW 状态方程能够更准确地描述水的冲击Hugoniot曲线。     

轧带的润滑力学分析

本文耦合了流体动力润滑理论,经典轧制理论及弹性接触变形理论,并计入了润滑油的压粘效应和轧制材料的硬化效应等因素,运用有限元法和边界元法等计算方法,分别得到了刚性轧辊下的理论解、弹性轧辊下的Boussinesq解及边界元解,预示了轧带工作区的压力、剪应力以及膜厚的分布规律,确定了最小油膜厚度,并对计算结果与实验结果进行了比较。     

神经能量与神经信息之间内在动力学关系初探

根据信息论的基本原理和方法,运用最小互信息和最大熵原理对神经编码进行研究和分析.通过对两个原理的基本介绍,描述了最小互信息和最大熵原理是如何用于评估神经反应中的信息量.研究结果表明神经信息的表达和神经能量的利用率密切相关,并发现高度进化的神经系统在能量的消耗和利用上严格遵循着经济性和高效性两个基本原则.为了验证神经信息处理与能量利用率的关系,提出了信能比的新概念,用于衡量最大熵原理对应神经系统在能量利用率上的经济性和高效性.并通过数值计算证实了一个猜想,即神经系统所消耗的能量反映了神经信息处理的内在规律,这为进一步研究一种崭新的神经信息处理原理——能量神经编码奠定了重要的理论基础.      

面向双碳目标的建筑能源系统再认识

建筑领域是实现双碳目标的关键部门,在双碳目标指引下建筑能源系统需要做出革新.为此,本研究对建筑能源系统的发展任务进行了深入探讨,提出了面向双碳目标的建筑能源系统发展方向:传统的建筑能源系统以满足建筑自身冷、热、电等基本能源需求为主;双碳目标下,建筑能源系统需要从建筑节能向建筑低碳的新目标转变,需要在降低建筑本体能源需求、全面电气化、提升建筑能源系统能效水平、实现灵活可调并成为具有柔性调节能力的能源系统可调负载等方面做出变革,需要从单纯能源系统的消费者转变为集能源生产、消费、调蓄于一体的复合体.以构建低碳建筑能源系统为目标,对建筑能源系统的研究趋势进行了展望:需要进一步认识建筑能源、建筑环境营造的需求从而更好地理解建筑能源系统的基本要求,需要建筑与交通、电力等领域进一步融合,需要从单体建筑向区域建筑、城市等多个尺度上以建筑为载体构建城乡新型能源系统.本研究可为建筑能源系统如何实现自身角色转变、加快实现双碳目标下的能源系统变革提供有益参考.     

支环对钢丝绳绳圈张力系数的影响

本文研究了提升机卷筒中间支环对钢丝绳绳圈张力系数的影响，从能量角度提出了计算原则，导出计算钢丝绳绳圈张力系数的公式．     

大脑血液动力学现象中的能量编码

神经信息的编码与解码是神经科学中的核心研究内容,同时又极具挑战性.传统的编码理论都具有各自的局限性,很难从脑的全局运行方式上给出有效的理论.而由于能量是一个标量具有可叠加性,因此能量编码理论可以从神经元活动的能量特征出发来研究脑功能的全局神经编码问题,取得了一系列的研究成果.本研究以王-张神经元能量计算模型为基础,构建了一个多层次结构的神经网络,通过计算机数值模拟得到了神经网络的能量消耗和血液中葡萄糖供能的变化情况.计算结果显示,和网络的神经活动达到峰值的时间相比,血液中葡萄糖的供能达到峰值的时间延迟了约5.6s.从定量的角度再现了功能性核磁共振(fMRI)中的血液动力学现象:大脑某个脑区的神经元集群被激活以后经过5~7 s的延迟,脑血流的变化才会大幅增加.模拟结果表明先前发表的由王-张神经元模型所揭示的负能量机制在控制大脑的血液动力学现象中起着核心的作用,预测了刺激条件下大脑的能量代谢与血流之间变化的本质是由神经元在发放动作电位过程中正、负能量之间的非平衡、不匹配性质所决定的.本文的研究结果为今后进一步探究血液动力学现象的生理学机制提供了新的研究方向,在神经网络的建模与计算方面给出了一个新的视角和研究方法.      

共混/填充高分子复合材料界面力学行为实验研究进展

本文首先介绍了高聚物复合材料界面微观结构的特点和界面破坏的微观形式, 在此基础上,详细回顾了粒子填充高分子复合材料和共混高分子合金两类材料的界面力学性能实验研究的进展,总结了研究粒子/基体界面力学性能的实验方法和用这些方法获得的实验结果。介绍的实验方法从宏观拉伸实验到细观在位拉伸实验, 从定性的断口形貌分析到定量的界面强度和粘结能计算, 从不同层次和角度阐述了研究界面性能各种方法的优缺点。最后, 作者根据综合分析的结果, 指出了实验研究界面力学性能遇到的主要困难来自实验仪器的局限性和实验方法的匮乏性。为了获得可靠的界面性能, 一方面应该设计出利于表征的界面, 另一方面需要在实验技术上有所创新。相信该文对于深入了解和研究共混/填充高分子复合材料的界面问题, 以及其它类型材料的界面问题具有一定的借鉴意义。      

金属管爆炸胀形炸药能量传递的几何法

导出了金属管爆炸胀形估算炸药传递到工件表面能量几何法公式，该法以炸药的比能为基础进行计算，避免了能量法对大多数炸药缺少能量常数Ｃ和Ｇ试验数据的困难，因而可扩大各种炸药在金属管爆炸胀形中的应用。为炸药用量的估算提供一简单的方法。     

“力学2000”学术大会总结

通过求解微分方程组导出了追线函数和追击曲线上两个特殊点横坐标的关联方程,依此证明了猎狗能追上兔子的区域是椭圆这一结论,并给出了椭圆方程．     

Numerical investigation of bubble dynamics using tabulated data

An explicit density-based solver of the compressible Euler equations suitable for cavitation simulations is presented, using the full Helmholtz energy Equation of State (EoS) for n-Dodecane. Tabulated data are derived from this EoS in order to calculate the thermodynamic properties of the liquid, vapour and mixture composition during cavitation. For determining thermodynamic properties from the conservative variable set, bilinear interpolation is employed; this results to significantly reduced computational cost despite the complex thermodynamics model incorporated. The latter is able to predict the temperature variation of both the liquid and the vapour phases. The methodology uses a Mach number consistent numerical flux, suitable for subsonic up to supersonic flow conditions. Finite volume discretization is employed in conjunction with a second order Runge–Kutta time integration scheme. The numerical method is validated against the Riemann problem, comparing it with the exact solution which has been derived in the present work for an arbitrary EoS. Further validation is performed against the well-known Rayleigh collapse of a pure vapour bubble. It is then used for the simulation of a 2-D axisymmetric n-Dodecane vapour bubble collapsing in the proximity of a flat wall placed at different locations from the centre of the bubble. The predictive capability of the incorporated Helmholtz EoS is assessed against the widely used barotropic EoS and the non-isothermal Homogeneous Equilibrium Mixture (HEM).     

转子系统非线性动力学DEM建模研究

将DEM方法引入转子系统非线性动力学的分析计算,对其建模过程和有关本构关系,作了比较详尽的介绍。该模型可用于碰摩、弯曲振动和扭转振动等转子系统的大部分动力学和运动学问题分析计算,不仅适用于单跨转子系统,也适用于多跨转子系统,尤其是在碰摩计算时,可考虑其摩擦特性随时间历程而变的特点,从而使分析计算更加接近实际情况。     

弹性体非线性振动多重共振的能量法

本论文以非线性振动理论的平均法为基础和力学的能量概念结合起来,找到了求解弹性体系非线性振动多重共振的能量法。应用本方法研究了电机轴系的双重共振等问题,证明了它是一个简易适用的方法。揭示了双重共振的一些新现象,理论得到了实验验证。